(57)【要約】【課題】二次電池の内部の熱を外部に効果的に放熱させる。【解決手段】電極シートと、電解液と、熱伝導性を有し電極シートと接続する集電体と、を収めた容器と、容器の少なくとも一面に設けられ、集電体と接続する電極３０と、を含む二次電池に用いられるワッシャー１００を電極３０と固定して設ける。【選択図】図２Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極シートと、電解液と、熱伝導性を有し前記電極シートと接続する集電体と、を収めた容器と、前記容器の少なくとも一面に設けられ、前記集電体と接続する電極と、を含む二次電池に用いられる放熱部品であって、
前記電極に固定して設けられることを特徴とする放熱部品。
【請求項２】
前記放熱部品は、前記電極を他の電極と接続する接続部品を固定する際に用いられる機械要素である
ことを特徴とする請求項１に記載の放熱部品。
【請求項３】
前記電極は極柱であり、
前記放熱部品は、前記接続部品とナットとの間に設けられるワッシャーであり、
前記ワッシャーは、前記極柱が貫通する孔と、当該孔の外周に設けられ前記ナットと接し固定する固定部と、当該固定部の外周に設けられた放熱フィンとを備える
ことを特徴とする請求項２に記載の放熱部品。
【請求項４】
前記電極は極柱であり、
前記放熱部品は、前記接続部品を前記極柱に固定するナットであり、
前記ナットは、前記極柱が貫通する孔と、当該孔の外周に設けられた放熱フィンとを備える
ことを特徴とする請求項２に記載の放熱部品。
【請求項５】
前記放熱部品は、少なくとも表面が絶縁体である
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の放熱部品。
【請求項６】
前記放熱部品は、前記電極を他の二次電池の電極と接続する接続部品である
ことを特徴とする請求項１に記載の放熱部品。
【請求項７】
前記電極は極柱であり、
前記接続部品は、前記極柱が貫通する孔と、放熱フィンとを備える
ことを特徴とする請求項６に記載の放熱部品。
【請求項８】
電極シートと、電解液と、熱伝導性を有し前記電極シートと接続する集電体と、を収めた容器と、
前記容器の少なくとも一面に設けられ、前記集電体と接続する電極と、
前記電極に固定して設けられる放熱部品と、を含む
ことを特徴とする二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱部品及び二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は携帯機器の電源としてのみならず、各種電源のバックアップとしての用途にも注目されている。このようなバックアップ用途では携帯機器の消費電力を上回る電力を長時間供給する必要があるため、バックアップ用途の二次電池にはエネルギー密度が大きい二次電池が用いられる。
【０００３】
エネルギー密度が大きい二次電池の１つにリチウムイオン二次電池があるが、リチウムイオン二次電池では、正極にリチウム酸化物、負極にカーボン、電解液にＥＣ（エチレンカーボネート）とＤＭＣ（ジメチルカーボネート）の混合液等の有機溶媒が用いられており、これらの電極材料や電解液は可燃性であるため、何らかの原因により二次電池内部の温度が上昇した場合には、これらの電極材料や電解液等に着火することがあった。
【０００４】
そこで、従来では下記の特許文献１に記載されているように、二次電池の温度上昇を防止するために、複数の単電池を連結した組電池内において、単電池の側面に平板ヒートパイプを配設することを提案しているものがある。
【特許文献１】特開２００２−３７３７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の技術では、二次電池の表面を冷却するに留まり、二次電池の内部の熱を効果的に放熱させることができなかった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的の一つは、二次電池の内部の熱を外部に効果的に放熱させることができる放熱部品及び二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る放熱部品は、電極シートと、電解液と、熱伝導性を有し前記電極シートと接続する集電体と、を収めた容器と、前記容器の少なくとも一面に設けられ、前記集電体と接続する電極と、を含む二次電池に用いられる放熱部品であって、前記電極に固定して設けられることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の一態様では、前記放熱部品は、前記電極を他の電極と接続する接続部品を固定する際に用いられる機械要素であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一態様では、前記電極は極柱であり、前記放熱部品は、前記接続部品とナットとの間に設けられるワッシャーであり、前記ワッシャーは、前記極柱が貫通する孔と、当該孔の外周に設けられ前記ナットと接し固定する固定部と、当該固定部の外周に設けられた放熱フィンとを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一態様では、前記電極は極柱であり、前記放熱部品は、前記接続部品を前記極柱に固定するナットであり、前記ナットは、前記極柱が貫通する孔と、当該孔の外周に設けられた放熱フィンとを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一態様では、前記放熱部品は、少なくとも表面が絶縁体であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の一態様では、前記放熱部品は、前記電極を他の二次電池の電極と接続する接続部品であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の一態様では、前記電極は極柱であり、前記接続部品は、前記極柱が貫通する孔と、放熱フィンとを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の一態様に係る二次電池は、電極シートと、電解液と、熱伝導性を有し前記電極シートと接続する集電体と、を収めた容器と、前記容器の少なくとも一面に設けられ、前記集電体と接続する電極と、前記電極に固定して設けられる放熱部品と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一態様によれば、二次電池の容器内部の熱を電極に伝達し、電極に設けられた放熱部品により二次電池外部に放熱することで、二次電池の内部の熱を効果的に放熱させることができる。
【００１６】
本発明の一態様によれば、電極に接続部品を固定するとともに、二次電池の放熱を効果的に行うことができる。
【００１７】
本発明の一態様によれば、電極に接続部品を固定する際に用いられるワッシャーにより二次電池の放熱を効果的に行うことができる。
【００１８】
本発明の一態様によれば、電極に接続部品を固定する際に用いられるナットにより二次電池の放熱を効果的に行うことができる。
【００１９】
本発明の一態様によれば、放熱部品の表面が絶縁されていることにより、外部との接触による短絡等の恐れを低減することができる。
【００２０】
本発明の一態様によれば、電極と電極とを接続する接続部品を放熱部品として設け、二次電池の内部の熱を効果的に放熱させることができる。
【００２１】
本発明の一態様によれば、接続部品による放熱をより効果的に行うことができる。
【００２２】
本発明の一態様によれば、二次電池の容器内部の熱が伝達された電極から放熱することで、二次電池の内部の熱を効果的に放熱させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態（以下、実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００２４】
図１には、本実施形態に係る二次電池１０（単電池）の構成図を示す。図１に示されるように、二次電池１０は、電極シートや電解液を収容する電池容器２０と、電池容器２０の上蓋２０Ａに設けられた電極３０（正極３０Ａ、負極３０Ｂ）とを含む。
【００２５】
電池容器２０は、直方体状の形状をしており、内部にも直方体状の収容空間が設けられている。電池容器２０は、例えばＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ  Ｂｕｔａｄｉｅ  Ｓｔｙｒｅｎｅ）やＰＰ（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）等の樹脂により構成することとしてもよいし、ステンレス、アルミニウム等により構成することとしてもよい。電池容器２０は、設置面に対向する上蓋２０Ａに電極３０が設けられており、電極３０は上蓋２０Ａを貫通するボルト状の極柱により構成されることとしてよい。電池容器２０の収容空間には、正極シート、負極シート、セパレータ等からなる電極群４０、電解液、集電体（正極集電体５０Ａ，負極集電体５０Ｂ）等が収容される。
【００２６】
正極シートは、アルミニウム箔に正極活物質を塗布して構成される。例えば正極シートには、正極活物質、導電材及び結着剤を含む合剤を、厚さ１０μｍのアルミニウム薄膜集電体上に塗布したものを用いることとしてよい。正極活物質には、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料であるＶ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の遷移金属を少なくとも１種含むリチウム複合酸化物や、スピネル型構造を母体とするリチウムマンガンスピネル複合酸化物を用いることとしてよい。なお、正極活物質は、アルミニウム薄膜集電体の両面に２０μｍ程度の厚みで形成することとしてよい。
【００２７】
負極シートは、銅箔に負極活物質を塗布して構成される。例えば負極シートには、天然黒鉛を、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤と溶媒（Ｎ−メチルピロリドン）を加えてペースト状とし、これを厚さ１０μｍの銅薄膜の集電体上の両面に２０μｍ程度の厚さで塗布したものを用いることとしてよい。
【００２８】
正極シートと負極シートとは、両者の間にセパレータを配置して両者がショートしないようにした状態で巻回して電極群４０を構成する。電極群４０は、正極シート、セパレータ、負極シート、セパレータの４層を巻回することにより構成される。セパレータには、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素系樹脂等の材料からなる多孔性シートを用いることとしてよい。
【００２９】
集電体は、電極群４０の正極シートと接続される正極集電体５０Ａと、負極シートと接続される負極集電体５０Ｂとを含み、集電体には熱伝導性を有する材料を用いる。正極集電体５０Ａには、例えばアルミニウムを用いることとしてよく、また、負極集電体５０Ｂには、例えば銅を用いることとしてよい。これらの集電体は各金属をシート状に形成してもよいし、棒状に形成してもよい。
【００３０】
電池容器２０の上蓋２０Ａには、正極端子である正極の極柱３０Ａと、負極端子である負極の極柱３０Ｂとが設けられており、各極柱は上蓋２０Ａを貫き、正極の極柱３０Ａの一端は正極集電体５０Ａと接続され、負極の極柱３０Ｂの一端は負極集電体５０Ｂと接続される。正極の極柱３０Ａや、負極の極柱３０Ｂは、ステンレス材により構成されることとしてよい。
【００３１】
電極群４０と集電体５０Ａ，５０Ｂとを電池容器２０に収容した状態で、電池容器２０の内部に電解液を注入する。電解液は、プロピレンカーボネートとエチレンカーボネートを混合した有機溶媒にＬｉＰＦ６を添加したものを用いることとしてよい。そして、上蓋２０Ａを閉じて電池容器２０を密閉する。
【００３２】
本実施形態では、二次電池１０の電極３０（極柱）に放熱部品を取り付けることにより、二次電池１０の内部の熱を効果的に放熱させることとしている。以下、放熱部品の具体的な実施形態を説明する。まず、第１の実施形態は、二次電池１０の電極同士を接続する接続板を固定する際に用いられるワッシャーを放熱部品として構成した例である。
【００３３】
図２Ａには、本発明の一実施形態に係るワッシャー１００の構成例を示した。図２Ａの（ａ）はワッシャー１００の上面からの図であり、（ｂ）はＸ−Ｘにおける断面図である。図２Ａに示されるように、ワッシャー１００は、極柱３０を貫通させる孔１０２と、孔１０２の外周に設けられた固定部１０４と、固定部１０４の外周に設けられた放熱フィン１０６とを含み構成される。
【００３４】
図２Ｂに示されるように、ワッシャー１００は、ナット１１０と接続板１２０との間に配置され、固定部１０４は、ナット１１０と接する部位であり、固定部１０４の径はナット１１０の径に応じて定めることとしてよい。そして、放熱フィン１０６は、空気との接触面が大きくなるように、複数の羽を含み構成されるものであるが、放熱フィン１０６の形状は図示したものに限られず他の形態のものであってもよい。
【００３５】
ワッシャー１００は、熱伝導性の高い材料、例えばアルミニウムを用いることとしてよく、さらにその表面にはエポキシ系材料を塗装して絶縁性を持たせることとしてよい。表面を絶縁塗装することにより、組電池を構成した際、外部との接触による短絡等の恐れを低減させることができる。
【００３６】
図２Ｃには、本実施形態に係るワッシャー１００を用いて接続された組電池４００の一例を示す。組電池４００は、複数の単電池１０を接続して構成され、１つの単電池１０の正極と他の単電池１０の負極とを接続板１２０により接続し、その正極の接続箇所に上述したワッシャー１００を用いたものである。図２Ｃに示した例では、正極の固定箇所のみにワッシャー１００を用いているが、正極と負極の双方にワッシャー１００を設けてもよいし、負極のみにワッシャー１００を設けることとしても構わない。
【００３７】
次に、放熱部品の第２の実施形態を説明する。図３Ａには、放熱部品の第２の実施形態であるナット２００の構成例を示した。図３Ａ（ａ）には、ナット２００を上面から見た図を、図３Ａ（ｂ）には、ナット２００のＹ−Ｙにおける断面図を示した。図３Ａに示されるように、ナット２００は、中心部に極柱の径に適合した孔２０２が開いており、この孔２０２には雌ねじ２０２Ａが切られており、ナット２００の上面部の差し込み孔２０４に図３Ｂに示したナット固定工具２１０の先端部２１２を差し込み回転させることで、ナット２００が極柱に取り付けられる。ナット２００の孔２０２の外周には放熱フィン２０６が設けられている。
【００３８】
ナット２００は、例えば銅を材料として構成した本体にニッケルメッキを施して形成することとしてよい。ナット２００は、二次電池１０内部の熱が伝達された極柱から熱を吸収するとともに、放熱フィン２０６によりさらに二次電池１０外部に熱を放出する。
【００３９】
次に、放熱部品の第３の実施形態を説明する。第３の実施形態に係る放熱部品は、単電池と単電池とを接続する接続板に放熱機構を設けたものである。
【００４０】
図４Ａには、第３の実施形態に係る放熱部品である接続板３００の一構成例を示す。図４Ａに示されるように、接続板３００は、極柱を固定するための孔３０２と、放熱フィン３０４とを備える。孔３０２は、極柱の径に応じて大きさを定めることとしてよく、放熱フィン３０４は、接続板３００の中央部に設けることとしてよい。
【００４１】
接続板３００は、例えば銅を材料として構成した本体にニッケルメッキを施して形成することとしてよい。接続板３００は、導電性を有する材料を用いて形成するが、放熱フィン３０４については熱伝導性の高い材料であれば導電性を有さない材料を用いて形成してもよい。
【００４２】
図４Ｂには、上記の接続板３００により単電池１０を接続した組電池５００の一例を示す。図４Ｂに示されるように、各単電池１０を直列接続して組電池５００を構成しており、各単電池１０の電極に単電池内部から伝達される熱を放熱フィンが設けられた接続板３００により吸収し、外部に放出することができる。
【００４３】
以上説明した本実施形態に係る二次電池１０の放熱部品によれば、二次電池１０の容器内部の熱を電極に伝達し、電極に設けられた放熱部品により二次電池１０の外部に放熱することで、二次電池１０の内部の熱を効果的に放熱させることができる。
【００４４】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば上記のワッシャー１００と放熱フィンが設けられた接続板３００とを同時に用いることとしても構わないし、その他にも本分野の通常の知識を有する当業者によって多様な変更、変形又は置換が可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施形態に係る二次電池（単電池）の構成図である。
【図２Ａ】ワッシャーの構成例を示した図である。
【図２Ｂ】ワッシャーの取付例を示した図である。
【図２Ｃ】ワッシャーを用いて接続された組電池の一例を示す図である。
【図３Ａ】ナットの構成例を示した図である。
【図３Ｂ】ナット固定工具の一例を示した図である。
【図４Ａ】接続板の構成例を示した図である。
【図４Ｂ】接続板を用いて接続された組電池の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  二次電池（単電池）、２０  電池容器、２０Ａ  上蓋、３０  電極（極柱）、３０Ａ  正極（正極の極柱）、３０Ｂ  負極（負極の極柱）、４０  電極群、５０Ａ  正極集電体、５０Ｂ  負極集電体、１００  ワッシャー、１０２  孔、１０４  固定部、１０６  放熱フィン、１１０  ナット、１２０  接続板、２００  ナット、２０２  孔、２０２Ａ  雌ねじ、２０４  差し込み孔、２０６  放熱フィン、２１０  ナット固定工具、２１２  先端部、３００  接続板、３０２  孔、３０４  放熱フィン、４００  組電池、５００  組電池。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
2010108721.tif 000007
【図３Ｂ】
2010108721.tif 000008
【図４Ａ】
2010108721.tif 000009
【図４Ｂ】
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